可见光CCD的激光致眩现象与机理研究

国防科学技术大学
博士学位论文
可见光CCD的激光致眩现象与机理研究
姓名：***
申请学位级别：博士
专业：光学工程
指导教师：姜宗福;程湘爱
2010-10
摘要
可见光CCD已被广泛应用于科研、生产、生活及国防等各大领域，在探测、识别、鉴定、照相、跟踪、遥感和侦查等方面发挥了重大作用。

然而，在可见光CCD受到激光辐照时，它的图像传感性能将会暂时下降或丧失，这就是可见光CCD 的激光致眩效应。

发掘激光致眩现象并深入剖析其机理有助于正确认识可见光CCD因受强光辐照而输出的失真图像；有助于对可见光CCD进行防护；还有助于对它进行主动干扰。

本文基于对可见光CCD基本结构、工作原理和常用技术的理解，主要对其激光致眩现象和机理进行了一系列研究。

研究内容如下：
1．基于体沟道CCD包含信号电荷状态的一维解析模型，给出了耗尽层尺寸随信号电荷量变化的函数关系。

利用该函数给出了沟道电势和表面电势等重要参量随信号电荷量的变化公式。

利用这些公式，分析了体沟道CCD电荷处理容量的有限性。

2．根据线性工作状态下光强正比于其图像灰度值的设计思想，建立了一种获取精确的CCD图像饱和阈值的方法。

在此基础上，给出了测量CCD芯片在强光区间(下限高于图像饱和阈值)内光强响应曲线和利用该曲线确定CCD芯片饱和阈值的方法。

分析给出了CCD强光响应曲线中芯片饱和区域仍缓慢上升的原因。

3．发现了CCD视频中两个关于串扰的新现象：串扰线缺口和非对称的传统串扰线。

利用一种新的串扰机制解释了这两种现象的成因。

将这种新的串扰机制和传统串扰机制分别称为第一类和第二类串扰。

基于第一类串扰机制，指出了在某些特定条件下，在激光开始或停止照射的场图像中存在光斑单侧串扰线的现象，并通过实验对此进行了验证。

实验复现了两种由前人发现但未经解释的串扰现象：均匀串扰线和漂移小光点现象。

利用第一类串扰机制对它们进行了解释。

文中将这种漂移光点称为次光斑，给出了次光斑距离公式和移动方向判定条件公式，距离公式计算结果与实验结果一致。

4．发现了可见光CCD的过饱和效应。

实验发现了CCD过饱和效应的特征图像和特征波形。

揭示了过饱和效应产生的内在机制。

建立了CCD检测电荷的等效电路，并根据所提出的过饱和内在机制，利用等效电路对过饱和波形进行了仿真；给出了过饱和效应光强阈值的量级估算方法。

5．发现了三种由CCD常用技术或工作体制所引起的特殊激光致眩现象：光斑振荡现象、线阵CCD旁光斑现象和TDI-CCD视频条纹现象。

研究确认了与这三种特殊致眩现象相关的技术和工作体制；给出这些现象产生的具体原因。

对于条纹现象，本文还给出了条纹宽度、间距宽度和可见度的计算分析公式，条纹宽
基准技术，给出了面阵CCD基于串扰的一种暂时性全黑屏机制。

给出了光斑所在背景图像全部丢失现象的产生原因。

关键词：可见光CCD；激光致眩效应；饱和；串扰；过饱和；伪过饱和；背景图像丢失；光斑振荡；旁光斑；条纹
Abstract
Visible light CCD is widely used in many scopes such as scientific research，production，living and national defense etc. It plays an important role in many aspects such as detection, recognition, identification, taking pictures, tracking, remote sensing, and inspection, etc. However, when irradiated by intense light，for example laser, its performances will temporarily decline or loss. This is named as laser dazzling effect. To discover the phenomena of the laser dazzling effect and study its mechanism can help us to understand the distortion picture of CCD, prevent the CCD from being dazzled by intense light, and disturb the enemy CCD.
On the basis of knowing enough about the basic structures, work processes and normal technology of CCD camera, this dissertation gives a series of study mainly on its laser dazzling phenomena and mechanisms. The contents of work are introduced briefly as follows:
(1)Based on one dimensional analytical model of body-channel CCD containing charge package, relational expression between depletion layer dimension and quantity of signal charge had been given, by which the voltages in channel and surface were expressed. Using them, the thresholds of signal charge that could be manipulated by CCD had been analyzed.
(2)According to the proportional relation between the light density and grey value under the linear state, a method to measure light density exact threshold of CCD video saturation was built, on the basis of which, the methods to measure the intense light response curve of CCD chip and to determine the light density saturation threshold of CCD chip using the curve were built. The reason of slow rise in the saturation scope of the response curve was given.
(3)In experiment, we two new phenomena about crosstalk: the gap on crosstalk line and nonsymmetric traditional crosstalk line. We used a new crosstalk mechanism to explain the two phenomena. This new mechanism and traditional crosstalk mechanism were separately named as the first and second crosstalk. Based on the first crosstalk, the unilateral crosstalk line in some special situation was predicted and confirmed in experiment. The even crosstalk line and small moving spots phenomena were reproducted in experiment and were explained using the first crosstalk mechanism. These moving spots were named as subordinate sopts. Their distance formula and the moving direction determinant formula were given. The distance formular was confirmed by experiment results.
(4)We discovered the excessive saturation effect of visible light CCD. In experiment, the characteristic video and waveform of excessive saturation effect had been
charge measurement was built. Using it, based on the mechanism, the characteristic waveform had been simulated. And based on the intrinsic mechanism, the method to estimste the order of light intensity threhold of excessive saturation effect of CCD had been given.
(5)We discovered three special laser dazzling effects that are induced by the usual technology and operation manner used in CCD system: spots vibration of planar CCD, side spots of linear CCD and fringes of TDI-CCD. We cognized the technologies related to the special dazzling phenomena and gave the detailed reasons of the phenomena. About fringes phenomenon, the formulas of their width, space width and visibility have been given.These formulas have been confirmed by experiment bining a black reference technology, we gave the reason of temporary blank screen caused by crosstalk in planar CCD. The reason of background image loss except spots was given.
Key words：visible light CCD; laser dazzling effect; saturation; crosstalk; excessive saturation; pseudo-excessive saturation; background image loss; spots vibration; side spots; fringes
表目录
表2.1硅单晶对几种波长光的吸收深度 (12)
表3.1近似代表激光强度分布的灰度分布 (40)
表3.2光斑总功率、中心功率密度及CCD输出电压极大值 (42)
表4.1等效器件及数值 (67)
表5.1三光斑实验中重要参数及其归一化值 (84)
表5.2宽脉冲激光造成TDI-CCD视频中条纹现象的一般规律 (93)
图目录
图2.1 CCD系统构成示意图 (10)
图2.2内光电效应示意图 (11)
图2.3硅晶体对光的吸收状态示意图 (12)
图2.4硅单晶的吸收系数曲线 (12)
图2.5 CCD体内势阱形成原理示意图 (13)
图2.6势阱示意图 (14)
图2.7掩埋型二极管内的存储势阱 (15)
图2.8防饱和与电子快门技术示意图 (15)
图2.9势阱耦合及势垒障碍示意图 (16)
图2.10交叠栅极示意图 (16)
图2.11 CCD传输工作示意图 (16)
图2.12 CCD信号沟道和沟阻的横截面示意图 (17)
图2.13 CCD浮置扩散放大器输出结构 (18)
图2.14 CCD输出结构的时钟和输出波形 (18)
图2.15 CCD电荷检测结构工作示意图 (18)
图2.16行间CCD典型像素结构及信号读出转移 (20)
图2.17行间转移CCD图像传感器的结构布局示意图 (21)
图2.18读出转移、垂直转移及水平转移的时序关系 (22)
图2.19全像素读出方式 (22)
图2.20场读出方式 (23)
图2.21帧读出方式 (23)
图2.22面阵像素通过镜头在物面投影的示意图 (24)
图2.23线阵相机纵向横向成像示意图 (24)
图2.24 TDI CCD的结构和累加积分原理示意图 (26)
图2.25相关双采样(CDS)结构及功能示意图 (27)
图2.26模数转换示意图 (27)
图2.27含信号电荷的体沟道CCD单元一维模型 (28)
图2.28信号电荷量超过表面饱和量时的电荷密度分布及电压分布示意图 (30)
图3.1实验系统示意图 (39)
图3.2功率为2.12e-9W的激光光斑图及其灰度值分布 (40)
图3.3激光光强分布 (41)
图3.4 CCD芯片对1064nm激光的响应曲线 (42)
图3.6几组示波器原始数据及对应光斑 (43)
图3.7响应曲线饱和区部分上升的实质原因示意图 (44)
图3.8 CCD的结构布局示意图 (47)
图3.9 CCD中读出转移与传输之间的时序关系 (47)
图3.10 CCD串扰效应的新机制示意图 (47)
图3.11激光辐照CCD的实验系统布局 (48)
图3.12均匀串扰灰线现象 (49)
图3.13单侧串扰现象 (50)
图3.14串扰线缺口现象 (50)
图3.15第一、二类串扰并存的实验现象 (51)
图3.16重复频率脉冲激光导致的雨滴状光斑 (53)
图3.17水平扫描周期也即垂直转移动作周期 (54)
图3.18单场图像中次光斑所在直线上的灰度分布 (55)
图3.19单场图像中次光斑所在直线上的灰度分布 (55)
图3.20读出转移时刻与激光脉冲入射时刻的关系 (56)
图3.21相邻两场CCD图像的时序衔接图 (57)
图4.1扫描成像的CCD所输出的过饱和图像 (60)
图4.2 CCD输出的四种典型输出波形 (61)
图4.3 CCD系统输出图像与CCD芯片输出波形的联系 (61)
图4.4体沟道CCD的最高势垒 (62)
图4.5过饱和状态下的载流子运动特征示意图 (63)
图4.6 CCD输出结构等效电路 (67)
图4.7 CCD的正常波形仿真结果 (67)
图4.8 CCD的过饱和波形仿真结果 (68)
图4.9面阵CCD的过饱和图像及波形 (69)
图4.10面阵CCD过饱和波形的蜕变 (69)
图5.1面阵CCD的光学黑体基准技术 (71)
图5.2面阵CCD的伪过饱和现象 (72)
图5.3伪过饱和行整体波形信号与全屏饱和行整体波形信号的对比 (72)
图5.4 CCD的动态电子快门脉冲与读出转移脉冲 (73)
图5.5伪过饱和状态及全白饱和状态对应的电子快门脉冲数量对比 (74)
图5.6激光辐照下的背景丢失现象 (75)
图5.7有效积分时间随视频信号强度调整的示意图 (76)
图5.9同幅图中奇、偶两场之间的的光斑振荡 (78)
图5.10线阵CCD 对激光成像的三光斑现象 (79)
图5.11三光斑现象外光路及镜头衍射等原因的排除 (80)
图5.12相机镜头内侧及CCD 芯片的照片 (81)
图5.13镜头内侧反射的定性分析 (81)
图5.14镜头内侧反射的示意图 ................................................................................... 82 图5.15E x 、F x 、G x 和H x 随 的变化关系 . (85)
图5.16激光辐照TDI-CCD 的实验装置布局 (86)
图5.17 TDI-CCD 的输出视频 (87)
图5.18重复频率为20Hz 的脉冲激光辐照下TDI-CCD 输出的视频 (87)
图5.19视频水平方向上的灰度分布 (87)
图5.20重复频率为20Hz 的脉冲激光造成TDI-CCD 视频中条纹的过程 (88)
图5.21重复窄脉冲激光造成TDI-CCD 视频中条纹的过程 (90)
图5.22在500Hz 重复频率脉冲脉冲激光辐照下TDI-CCD 的输出视频 (90)
图5.23宽脉冲光造成TDI-CCD 输出视频中条纹的原理图 (92)
图5.24日光灯的闪光频率与市电频率的关系 (93)
图5.25六十四级TDI-CCD 在日光灯环境中的成像 (94)
图5.26二十四级TDI-CCD 在日光灯环境中的成像 ................................................. 95 图A.1复位脉冲对输出波形影响的原理图 .............................................................. 117 图B.1含信号电荷的体沟道CCD 单元一维模型 . (119)
第一章绪论
CCD的激光致眩是指激光辐照引起CCD成像性能暂时下降或丧失的现象，它属于CCD激光辐照效应的范畴，区别于激光辐照造成CCD永久破坏的激光致盲效应。

本章第一节基于CCD得到迅速发展和广泛应用的背景，总结该研究的意义；第二节总结该项研究的历史、现状和发展趋势；第三节概述本文研究的内容和后续章节安排。

1.1研究的背景和意义
CCD(Charge-Coupled Device，即电荷耦合器件)是一种半导体器件；于1970年，由W.S.Boyle和G.E.Smith和G.F.Amelio等人发明于贝尔实验室[1-3]。

虽然发明者的最初目的只是制造一种存储器，但CCD具有除存储之外的很多的潜在功能，如信号处理、光子探测和图像传感等。

当时，空间科学领域及商业领域对固体电子图像传感器和探测器正有迫切的需求。

CCD的潜在功能及应用前景促使许多科学家和工程师对它进行研发和改进。

在CCD发明后不久的1971到1972年间，就先后报道出一种帧转移CCD图像传感器[4]和一种行间转移CCD图像传感器[5]。

此后，为了提高CCD图像传感器的性能，一些关键技术陆续出现，例如提高转移效率的体沟道技术[6～9]，提高电荷检测灵敏度的浮置扩散(FD：Floating Diffusion)放大器[10]，抑制噪声的相关双采样(CDS:Correlated Double Sampling)技术[11]，对应电视隔行扫描的CCD场读出方式[12]，降低噪声的掩埋型光电二极管[13]，有助于实现像素小型化的垂直溢出二极管[14]和片上微镜头[15]，电子快门技术[16]，帧行间转移方式[17]，相机抖动的电子校正技术[18]，支持顺序扫描的全像素读出方式[19]等。

在上世纪70年代中后期，CCD首先被天文学领域所使用[20]。

80年代初期，CCD开始进入商业民用领域[21, 22]。

与胶卷相机相比，CCD具有多方面的优势，例如灵敏度高、线性响应、动态范围大和易于防辐射加固等。

另外，CCD输出的视频电信号能被降噪和数字化处理，具有即时显示及远程共享等特性；这是胶卷相机所不能企及的。

与真空管摄像机相比，CCD除了在灵敏度和线性响应等方面占据优势之外，还具有宽光谱、低功耗、长寿命、低噪声、启动快、稳定、持久、可靠、体积小和重量轻等许多优点。

目前，CCD几乎完全占领了图像传感器市场；CCD的应用已经遍及生活的各个领域。

生活消费方面，相机、摄像机、手机或电脑摄像头等都大量使用CCD图像传感器；在汽车市场上，车道警告、盲点探测、驾驶监控和路况检测等自动系统中也大量运用了CCD；扫描仪、社交媒体和视讯会议等系统，也无不借助CCD
关设备。

工程方面，材料质检，矿井、深海勘探以及天文探测等很多任务都可以基于CCD摄影测量技术来完成。

科研、军事等方面，CCD摄像机被用于光谱测量、卫星遥感与安全监控等工作。

CCD的应用如此普遍和深入，它在工作过程中的失效或损坏将给人们带来不便和损失。

CCD必须接收光信号而工作。

实践表明，很多光信号会导致CCD输出失真或完全损坏。

研究CCD的光辐照效应可以帮助人们认识什么样的光信号会造成CCD的失真或损伤，会带来什么样的失真，产生某种失真的机制是什么等一系列重要问题。

对这些问题的正确认知有助于人们改良CCD的设计，例如对饱和机理的认识帮助人们设计出各类的防饱和溢出结构[23～35]；有助于人们将现有CCD应用于正确的环境和场合，例如处于空间强辐射环境中的相机加固等[36～39]；有助于人们正确认识CCD的失真图像以对其进行有效的处理和校正，例如串扰效应所导致的白线；有助于人们制定侦查、监视及反侦查监视等光电对抗措施[40～43]。

在各类光源中，激光具有高方向性、高亮度和高单色性等众多优良特性。

用激光来研究CCD的光辐照效应可以增强实验的可控性，可以得到更大光强动态范围内的实验数据，还可以体现CCD光辐照效应的光谱特性。

例如，利用激光的高方向性，可以区分光从视场内、外入射对相机产生的不同影响；利用激光的高亮度和单色性等特性，可以得到CCD从饱和到破坏的一系列光强阈值，可以发现上述阈值随光波长的变化趋势。

此外，激光还具有连续及低、中、高重复频率脉冲等多种工作模式。

利用激光可以研究光照模式对CCD致眩效应的影响。

与CCD类似，激光也被广泛应用于生活、生产及科研等各大领域。

很多场合，例如激光测距[44]，微小物理量(形变[45-48]、微尺寸[49,50]、微位移[51-54]、角度[55-57])，及动态物理量(尺寸或动态角度[58-62])的测量，激光定位[63-65]，自动化测控[66-69]，化学成分检测[70]，火灾探测[71]，三维成像及分析[72]等，需要激光与CCD配合形成测量、监控系统来使用。

另外，很多情况下，激光本身需要用CCD来探测或实时监测[73-75]；激光的很多参量和状态(如激光束宽[76]、光斑尺寸或位置[77,78]、光强分布[79]、发散角和光束质量因子[80,81]、热聚焦问题[82]、激光加工[83,84]等)需要用CCD 来测量。

激光也可以用来对摄像机的某些参数进行标定[85]。

利用激光研究CCD的光辐照效应，可以直接为这些工作提供有益的参考。

1.2研究的历史和现状
1.2.1历史
在CCD强光辐照问题中，最早体现出来的是饱和与串扰效应。

在CCD被发明后不久，饱和串扰效应就被人们所发现[23,86,87]。

饱和的实质是CCD的电荷处理容量问题，它决定着CCD响应的动态范围；电荷处理容量是CCD设计者和使用者关注的重要参量。

串扰主要是部分信号电荷运动至相邻单元的所引起的一种现象，这种现象在早于CCD的硅光电二极管阵列中就被发现[86]。

1974年，在美国空军资助下，加利福尼亚州洛杉矶宇航公司的Seib研究了CCD中载流子扩散串扰所引起的CCD调制传递函数下降问题[87]。

1978年，仙童公司的R.H.Dyck和W.Steffe 进一步研究了CCD的光学串扰效应，内容涉及串扰效应的光谱特性以及串扰效应对不同种类CCD(面阵、线阵或TDI)的不同影响等[88]。

1985年，纽约罗彻斯特伊斯门柯达公司研究实验室的James. vine对CCD成像器件基于扩散的串扰效应进行了仿真[89]。

基于对饱和串扰效应的认识，人们在CCD传感器中设计了防饱和溢出结构；这些新结构在大大提高器件动态范围的同时，对器件的其它一些特性也带来一定的影响。

纽约罗彻斯特伊斯门柯达公司微电子技术部门的Eric
G.Stevens于1991年和1992年分别研究了与防饱和结构有关的光电响应的非线性
[90]和拖尾效应[91]；日本神奈川NEC公司传感器与微电子研究实验室的Shin’ichi Kawai、N. Mutoh等和该公司存储器与超大规模集成电路开发实验室的M. Morimoto于1995年研究了CCD垂直溢出防饱和结构带来的光电响应的Knee特性[92]。

自上世纪八十年代末九十年代初，人们开始运用激光研究CCD的强光辐照效应。

由于激光的高亮度和方向性，人们可以在CCD感光面上获得极高的光功率密度值，CCD受激光辐照而产生永久性的功能损伤或完全损坏问题体现出来。

1989年到1993年间，德克萨斯州大学奥斯汀分校电子与计算机工程系和材料科学与工程中心的Zhang C Z和Michael F.Becker等人[93-96]用1064nm波长、10ns 脉宽、10Hz重复频率的Nd:YAG稳定腔调Q激光辐照可见光TDI-CCD芯片进行实验，发现了激光引起的CCD形貌及某些性能(如点扩散函数及调制传递函数，极间电阻和漏电流等)的永久性改变；后续分析及检测表明，CCD性能下降的原因是多晶硅电极将吸收激光能量所得的热量传导至绝缘二氧化硅层而导致其损伤；另外，研究还发现：由于电极对激光强吸收而产生了对衬底的屏蔽作用，从而使得衬底硅单晶受激光损伤程度极小。

2004年，滑铁卢大学电子与计算机工程系的Flora M. Li等人和DALSA公司的Nixon O[97]进行了157nm深紫外波长F2受激准分子激光对具有不同氧化层厚度和不同界面质量的512单元前照式线阵可见光CCD的辐照实验，发现了在激光辐照过程中，器件的量子效率、暗电流水平为紫外激光辐照强度的函数；在激光辐
永久损伤归咎于激光引起的二氧化硅层及硅-二氧化硅界面的光学和电学特性的暂时或永久性改变。

激光也被用来研究CCD饱和串扰等光电响应的特性。

1997年，法国航空航天公共研究中心激光对材料影响研究部门的Nadine MACHET等及巴黎大学仪器设备实验室的Danièle FOURNIER等对体沟道可见光面阵CCD受可见(532nm)及近红外(857nm和1064nm)激光辐照而饱和串扰的问题进行了理论和实验的研究[98]，结果表明沿沟道方向纵向串扰远远强于垂直沟道的横向串扰，在相同的纵向串扰程度下，波长较长的近红外光比可见光所引起的横向串扰的程度较大。

2001年，日本东京农业技术大学的裴格厄蔡氏、田中洋介等和电气通信大学的武田光夫[99]进行了以1550nm光纤激光辐照可见光Si-CCD(其理论的截止响应波长为1100nm)的实验，发现了CCD基于双光子吸收的波段外响应。

2005年，波特兰大学物理系的Matthias Loch等和荷兰代尔夫特理工大学微电子系的Erik Bodegom[100]专门研究了可见光CCD对波段外(1200-1600nm)红外光的响应问题，研究表明CCD对波段外激光有响应；波长越大，响应率越低；温度越高，量子效率越高；研究认为波段外响应的机理是基于杂质能级提供中间传递的热激发与光激发的作用。

2007年，在法国国防部和德国国防部的资助下，法国国家航空及航天研究与调查办公室(ONERA: Office national d'études et de recherches aérospatiales)的Anne Durécu、德国埃特林根FGAN/FOM的Olivier Vasseur及法国奥塞科学中心光学研究所的Pierre Bourdon[101-103]用纳秒脉宽、重复频率可调(10Hz～100Hz)的Nd:YAG 激光器倍频光进行了可见光CCD电视摄像机的辐照实验，实验观测了激光对相机的干扰现象，总结了激光脉冲能量和激光重频数等参数对相机系统干扰效果的影响，并结合图像目标识别算法对激光干扰相机的效果进行了评价。

1.2.1.2国内研究历史
国内CCD强光辐照研究直接开始于激光对CCD的辐照效应。

上世纪九十年代初期，国防科技大学的刘泽金等人率先开展了激光辐照CCD的实验研究[104～107]，所用光源为632.8nm连续激光和1064nm连续及脉冲激光，CCD芯片为东芝公司的线阵TCD102C-1型可见光CCD芯片和Topica公司生产的面阵TP-505D型可见光CCD芯片，内容涉及CCD的光饱和、热饱和和局部破坏的现象及阈值；提出了一种脉冲激光造成面阵CCD点破坏的机理，即激光加热导致二氧化硅退化成多晶硅从而使驱动时钟短路。

此后该单位一直延续了对CCD激光辐照效应的研究[108～125]：1995年，钟海荣测量了1315nm连续激光破坏线阵TCD102C-1型CCD 的强度阈值[108]；1998年，钟海荣对在此之前所有关于CCD激光破坏机理的研究
[109]
产生机理(如热熔融或等离子体冲击等)具有普遍意义，但产生阈值却因器件而异；1999年，许晓军等[110]研究了TP-505D型可见光面阵CCD经过连续波YAG激光辐照以后的成像质量下降问题及相关阈值，对比了线阵CCD或脉冲激光的情况，得出了面阵的损伤阈值大于线阵、脉冲激光干扰效果强于连续激光的结论；同年，侯静[111,112]研究了激光从视场外入射对CCD的饱和干扰效应，提出了视场外饱和的光学系统衍射、散射、漫反射机制和激光散斑干涉机制；曾雄文[113]对CCD的光电特性进行了理论研究，为面沟道CCD的光饱和问题建立了理论模型；2001年至2003年间，王金宝[114,115]研究了532nm、1064nm、808nm、1319nm波长的连续激光和532nm、1064nm波长、7.7ns、100μs脉宽的脉冲激光造成SONY ICX055BL 面阵可见光CCD饱和串扰乃至永久破坏的各种现象及对应阈值，实验发现连续激光难以造成CCD的永久破坏；某些永久损伤现象用此前的破坏机理结论无法解释，例如激光导致的黑白十字交叉线现象；2003年至2005年间，张震[116,117]研究了1064nm、1319nm连续激光和高重频(5kHz)532nm、1064nm、1319nm脉冲激光对DALSA IL-P3型线阵可见光CCD系统的饱和串扰及永久破坏的现象和阈值；2005年，李文煜[118]针对1064nm波长5ms脉宽激光造成SONY ICX055BL可见光硅CCD 器件完全破坏的现象，提出了一种面阵CCD激光破坏新机理，即过量信号电荷冲坏复位场效应管而使器件整体失效；2004年至2006年间，王飞的硕士课题[119]中涉及了DF激光对可见光面阵CCD的破坏阈值测量以及DF激光对CCD的累积破坏效应。

2007年，郭少锋[120]研究了高重频(1kHz)飞秒脉冲激光对面阵CCD干扰和破坏的现象和阈值，实验再现了黑白十字交叉线现象但仍未能解释其机理；2006到2008年间，罗群[121,122]研究了超连续谱光源、太阳光及532nm连续激光造成可见光面阵CCD饱和、串扰及暂时致盲的现象及阈值，实验发现饱和像元数的对数与激光功率密度的对数成线性关系；2007年到2009年间，江天[123-125]研究了红(671nm)、绿(532nm)、蓝(488nm)激光和超连续谱光源对3CCD的干扰效果，比较了三波长联合与单波长激光对CCD干扰的不同效果，比较了单光束与双光束激光对3CCD的不同干扰效果，利用相关模式识别原理对激光干扰图像进行了评估。

南京理工大学也在上世纪九十年代初就开始了CCD激光辐照效应的研究[126-130]。

1994年，倪晓武等人将激光对CCD的作用分为热熔融、光学击穿、直接破坏和整个器件的完全失效四种，并测量了Q开关YAG激光对MOS结构CCD 这四种作用的能量阈值[126，127]；提出了激光导致CCD结构破坏的主要原因为热作用和等离子体冲击波的机械作用[128]；并于1995年利用等离子体探测技术研究了15ns脉宽1064nm激光对MNOS结构由表面逐层深入的作用过程[129，130]。

另外，上世纪涉足CCD激光辐照效应研究的单位还有西南技术物理研究所[131]和西安电。